Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh cho tín hiệu kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của máy chuẩn lực điều khiển khuếch đại đòn bẩy (LA-FSM) bằng thuật toán lọc IIR

Nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh luôn tồn tại trong kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của máy chuẩn lực khuếch đại đòn bẩy (Lever Amplification Force Standard Machine - LA-FSM). Bài viết trình bày một số kết quả khảo sát theo phương pháp mô phỏng đối với giải pháp lọc nhiễu giao động ký sinh bằng bộ lọc số IIR và đưa ra những đánh giá về khả năng ứng dụng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh cho tín hiệu kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của máy chuẩn lực điều khiển khuếch đại đòn bẩy (LA-FSM) bằng thuật toán lọc IIR Kỹ thuật điện tử Ê Ề Ể Â BẰ Ò BẨY Ủ M Y Ẩ Ự Ể Ế Ạ Ò BẨY ( -FSM) BẰ Ậ Ọ R Phạm Thanh Hà* Tóm tắt: Kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của máy chuẩn lực kiểu khuếch đại đòn bẩy ng g i đi n điều khiển h đ biến ạng lu n n ại nhi u a đ ng k inh kiểu c n l c kiểu b ng bềnh i c ây ựng gi i há l c nhi u n y ch n hi u kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy l c n hiế ch b i án nâng ca đ ch nh ác của h h ng i bá nh b y m kế u kh á h h ng há m h ng đ i i gi i há l c nhi u a đ ng k inh bằng b l c đ a a nh ng đánh giá ề kh n ng ng ng. ừ khóa: Máy chuẩn lực khuếch đại đòn bẩy; Gối điện tử; Nhiễu dao động ký sinh. 1. Ặ VẤ Ề Nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh luôn tồn tại trong kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của máy chuẩn lực khuếch đại đòn bẩy (Lever Amplification Force Standard Machine - LA-FSM). Cơ chế hình thành, mô hình toán học và ảnh hưởng của nhiễu này đã được nghiên cứu đánh giá từ [1-3]. Bài toán nâng cao độ chính xác của LA-FSM hiện nay là tìm giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy. Giải pháp sử d ng bộ lọc số để xử lý nhiễu dao động ký sinh đã được áp d ng cho một số -FSM (Deadweight Force Standard Machine) [ , mang đến một sự cải thiện về độ chính xác từ c 3.10-5 lên c 2.10-5. ể nâng cao độ chính xác của LA-FSM, việc khảo sát khả n ng và tính hiệu uả của bộ lọc áp d ng cho LA-FSM là r t c n thiết. ựa vào các mô hình toán học của tín hiệu và nhiễu đã được đưa ra từ [ , c thể thực hiện khảo sát, đánh giá bằng phương pháp mô ph ng. Sau đây là một số kết uả khảo sát về giải pháp lọc nhiễu này. 2. ÂY Ự MÔ Ì Ê Ề Ể Â BẰ Ò BẨY t đối v i LA-FSM c hệ khuếch đại đòn bẩy sử d ng gối điện tử được điều khiển th o độ biến dạng, trong đ , ph n biến đ i đo lư ng ( L) và xử lý tín hiệu ( LTH) của kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy được thiết kế th o sơ đồ hình 1 [1]. Hình 1. đ h n biến đ i n hi u của kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy. 212 Phạm Thanh Hà, “Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh … bằng thuật toán lọc IIR.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Từ nguyên lý xây dựng LA-FSM, phương trình cân bằng mom nt được t ng hợp từ thông tin đo của các tín hiệu từ gối điện tử, th o cách: U (k ) U 2 (k ) U 3 ( k ) U  (k )  1   0 (1) S1 S2 S3 à c thể biểu diễn ở dạng toán học là: U  (k )  mgla (1  A  A .tan acong ) cos  0e ktd tk /2 cos  td tk       2mgla (1  tan acong ) cos  0e ktd tk /2   F2  F2  lb sin blech    mgl1 (1  tan acong ) A cos  0e ktd tk /2 cos  td tk     2cos  0e ktd tk /2     F2  F2  l2  0 (2) Trong đ : U i (k ) và U  (k ) là giá tr của tín hiệu kênh thứ i và giá tr tín hiệu t ng hợp th o ( ) tại th i điểm tk ; Si là hệ số độ nhạy của kênh thứ i; m là khối lượng của tải trọng; g là gia tốc trọng trư ng; l1 là độ dài của tay đòn dài; l2 là độ dài của tay đòn ngắn; la là độ dài hiệu d ng tay đòn tạo mom nt uay tại H 1; lb là độ dài hiệu d ng tay đòn tạo mom nt uay tại H2;  0 là g c biên độ dao động con lắc;  là g c pha đ u của dao động con lắc;  acong là g c cong tay đòn do sức n ng của tải trọng; blech là g c lệch tr c truyền lực tải; ktd là hệ số tắt d n của dao động con lắc; F2 là lực tác động lên tải được tao ra từ lực của hệ tải trọng; F2 là lượng b c n thiết đảm bảo xác l p trạng thái cân bằng đòn bẩy; A và td là hệ số biến thiên biên độ và t n số g c của nhiễu dao động ký sinh [1]. Phương trình cân bằng lực ứng v i m i giá tr thiết l p (GTTL) của lực chuẩn tại th i điểm tk c dạng:  la  (la  l1 )(1  tan  acong ) A  x(k )  mg   cos  0e  ktd tk /2 cos  td tk      l 2  lb sin  blech   (la  l1 )(1  tan  acong )  2mg      cos  0e  ktd tk /2   GTTL  F2 đc (k )  0 (3)  l2 l b sin blech  trong đ , F2 đc (k ) là lực hiệu ch nh tương ứng v i F2 (k ) c n thiết để b sung vào F2 (k ) sao cho lực chuẩn trên đ u ra c giá tr bằng GTTL v i một sai số nào đ . hi coi thành ph n sai lệch mà trong đ c nhiễu dao động ký sinh là: F2/ N (k )  F2/ N (k )  GTTL   la  (la  l1 )(1  tan  acong ) A   mg   cos  0e  ktd tk /2 cos  td tk     ...